德累斯顿理工大学物理与光子材料综合中心和德累斯顿先进电子中心的研究团队展示了一种新的太阳能电池概念，该概念利用了材料在不同晶相中存在的能力。相关研究现已发表在《自然能源》杂志上。
光伏电池的目的是将阳光转化为电能。通过吸收阳光，产生成对的电荷载流子，然后需要引导到光伏二极管的相对侧以产生电流。为了促进这一过程，大多数太阳能电池包括异质结，该异质结提供有利的能量景观以驱动电荷分离。
例如，硅太阳能电池通过电掺杂器件的每一侧形成异质结，从而形成p-n结。另一方面，有机太阳能电池依靠混合不同类型的材料（施主和受主）来形成体异质结。然而，这些概念通常不适用于新兴类别的新型光伏材料。
项目研究团队现在展示了一个新的概念，用于光伏异质结的形成。为了做到这一点，研究人员利用了一个事实，即材料通常可以以不同的结构形态存在，称为结晶相。
这种现象被称为多态性，意味着同一种材料可以表现出不同的性质，这取决于其结构中原子和分子的具体排列。通过将相同材料的两种晶相连接起来，研究人员首次展示了异质结太阳能电池的形成。具体来说，研究人员选择了一种碘化铯铅钙钛矿——一种在β和γ相的高效太阳能电池吸收材料，以实现他们的新概念。
研究人员解释道：“碘化铯铅在β相和γ相中的光学和电子性质彼此不同，通过将γ钙钛矿置于β钙钛矿之上，我们能够制造出一种相异质结太阳能电池，与基于单相钙钛矿的太阳能电池相比，这种太阳能电池的效率明显更高。”研究人员在他们的研究中表明，γ相的顶层以多种方式影响着太阳能电池的性能。
研究人员表示，先进的光谱分析表明，性能的提高与光吸收的增加和两相之间有利的能量排列的形成有关。
重要的是，研究人员证实，相异质结在太阳能电池运行期间保持稳定，甚至抑制了太阳能电池吸收器中的离子迁移，解决了钙钛矿材料的一个常见问题。
为了实现相位异质结的概念，研究人员对顶层和底层采用了两种不同的制造工艺。研究人员表示，希望这种新颖的概念与相异质结的简单制造路线相结合，也适用于一系列电子和光电器件中的各种材料系统。
由于许多半导体类都表现出多态性，这一概念可能为基于相异质结的全新应用铺平道路，而相异质结可以使用简单而廉价的制造工艺由单一材料制成。
